—铁五院铁路项目隧道设计情况介绍PPT课件.ppt

9 铁五院铁路项目隧道设计情况介绍09 12 1 一 铁五院铁路项目隧道设计概况 2 正在进行设计的项目还有阿扎线等地方及企业铁路设计工作 经初步统计 设计的隧道座数249座 327km 其中10 20km的隧道2座 大于20km的隧道2座 3 参与咨询的项目有 兰渝铁路广元至重庆段咨询 南广线咨询 太中银铁路施工图咨询等 4 下面给各位专家重点介绍包兰线两座特长隧道的设计情况 包兰线工程简介 包兰铁路地处宁夏回族自治区北部 甘肃省中部 线路西起银川南站 向西经宁夏 甘肃至兰州东站 设计正线全长370km 本线设计速度目标值V 200km h 双线铁路 其中香山隧道为全线最长的隧道 双洞单线隧道 长度23 9km 青天寺隧道为全线第二长隧 双洞单线隧道 长度23 1km 大石台隧道为全线最长的双线隧道 长度7 8km 5 6 三 香山隧道设计迎水桥至大红沟段线路穿越祁连山山脉 该位置地势陡峻 高差大 影响线路方案的因素有含煤地层 小煤矿 沙坡头环境保护区 中卫市饮用水源保护区 中卫市城市规划以及拟建的大柳树黄河水利枢纽 根据控制点的分布 本段线路方案共研究了经中卫取直方案 经迎水桥长隧道方案 经迎水桥短隧道群方案 以及经镇罗堡绕避含煤地层四个方案进行详细比较 7 方案一 经中卫取直方案线路自中卫出站后 折向西南跨越黄河 于常乐镇北侧设常乐站 后穿过23 9km香山隧道 经米粮川至大红沟 隧道进口从含煤地层穿行 距兴强煤矿边界约500米 距中卫常乐煤矿约1 3km 隧道出口绕避含煤地层 工程地质条件较差 比较段落长度81km 隧道长29km 2座 其中香山隧道23 9km 主要工程投资为28 7亿元 8 方案二 经迎水桥长隧道方案线路自迎水桥出站跨越黄河后 向西南行进 穿过天银煤矿与华钰煤矿之间非煤矿采空缝隙 经22 7km香山隧道后折向东南 设米粮川站至大红沟 线路长度为84km 隧道长27 6km 3座 其中香山隧道22 7km 主要工程投资为27 7亿元 通过进一步对天银煤矿与华钰煤矿之间缝隙安全地带进行调查 该缝隙目前已被两煤矿开采进去 线路经过此处安全风险极大 9 方案三 经迎水桥短隧道群方案迎水桥出站后 向西南跨越黄河 沿黄河穿过短隧道群 经米粮川至大红沟 线路长85km 隧道长22 5km 11座 其中最长隧道长为5 5km 由于规划建设的大柳树黄河水利枢纽位于黄河干流黑山峡出口以上2km处 最大坝高为163 5m 大柳树黄河水利枢纽影响范围为CK710 CK715段 该段线路纵坡无法高过坝顶高程 致使部分桥梁 隧道位于水库淹没区 综上所述 方案三技术上不成立 予以舍弃 10 方案四 经镇罗堡绕避含煤地层方案线路自镇罗堡出站后 向南跨越黄河设常乐站 穿过29 9km长隧道 经米粮川后至大红沟 该方案绕避了石炭系含煤地层 减少了线路穿越采空区和瓦斯隧道的风险 线路顺直 短小 但隧道长 埋深大 地质条件复杂 该方案特长隧道施工难度大 施工工期长 为了绕避含煤地层无法接入中卫站 需改建镇罗堡站为客运站 该站距离中卫城区约14km 比较段落线路长度为77 1km 隧道长35 4km 2座 其中最长隧道长29 9km 主要工程投资为32 1亿元 11 12 推荐意见方案二 线路穿过沙坡头保护区 经与环保部门多次沟通 均不同意该方案 而且原非煤矿采空区缝隙正在逐步缩小 安全风险极大 因此本次方案研究予以舍弃 方案三 虽然工程投资最少而且优势明显 但受拟建大柳树黄河水利枢纽影响 技术上不可行 予以舍弃 方案四 需在镇罗堡新建中卫客运站 距离城区太远 隧道最长 工程复杂 影响工期 而且工程投资最大 予以舍弃 综上所述 本次方案研究推荐方案一 即经中卫取直方案 13 香山隧道概况隧道位于祁连山中低山区 地层以寒武系砂岩为主 夹板岩 千枚岩和薄层泥灰岩 局部夹劣质无烟煤和石膏 地质构造复杂 发育有8条西北向及东北向的断层 隧道位于宁夏中卫市内 长23 9km 从隧道两端接线条件 施工安全风险 施工工期 运营通风 防灾救援 维修养护及工程造价等方面进行综合分析比较 由于双洞单线隧道方案的施工安全风险相对小 防灾救援有利 维修养护对铁路运营干扰小等有利因素 香山隧道长度超过20km 采用双洞单线隧道方案 14 隧道平 纵断面设计隧道采用双洞单线方案 线间距44 50m 在两隧道间间隔500m设置横通道 CK714 440 CK716 000段设置一处560m长的紧急救援站 隧道平面基本位于直线上 洞内纵坡为进口低 出口高的人字坡 15 2020 3 25 16 辅助坑道方案选择 1 辅助坑道的设置考虑隧道长度 施工工期 地形地质等条件 并结合施工期间超前地质预报 通风 排水要求 及运营期间的排水 救灾需要进行设计 2 隧道所处地形存在设置斜井通道的条件 综合考虑 本隧道设置7座斜井 3 隧道埋深较大 竖井方案未做重点研究 17 主要风险源及设计对策不良地质主要表现为隧道穿煤层 富水断层 高地应力等 采用安全的措施及稳妥的施工方案组织施工 1 隧道地质条件复杂 需要采用综合的超前地质预报来指导设计和施工 2 富水断层地段 将依据超前地质预报结果 作好注浆加固 防排水系统及相应衬砌设计 施工中根据监测结果 调整设计参数 进行动态设计 3 高地应力地段隧道设计通过设置临时防护网 喷雾射水 采取合理的支护措施及衬砌结构 来降低围岩应力 降低施工风险 4 一 二 三级瓦斯地段采用有仰拱的复合式衬砌 其中一 二级瓦斯地段采用带瓦斯隔离层的全封闭复合式衬砌 5 对地下水侵蚀地段 衬砌施工应加强混凝土捣固 改善混凝土的和易性 密实性 加强混凝土的抗渗能力 18 施工方法比选香山隧道长23 9km 地层以砂岩为主 夹板岩和千枚岩 局部夹劣质无烟煤和石膏 发育有8条断层 由于地质条件较差 岩石软硬差距较大 不推荐采用TBM法施工 采用TBM法施工周期长 不利于及时尽快开工建设 香山隧道断面型式采用马蹄形断面 钻爆法工法转换灵活 适宜于各种地质条件 结合现场地形 地貌 具有开挖辅助导坑的条件 且投资较省 综合比选 本隧道采用钻爆法施工 19 施工工期分析隧道按建设工期4年控制 设置7个斜井 按进口 出口 斜井9个工区 共13个工作面组织施工 施工进度总工期43个月 此方案施工组织中 由于四个无轨运输斜井均处于四工作面状态 满荷载运转 故使施工工期延误的风险极高 隧道按建设工期4 5年控制 设置7个斜井 按进口 出口 斜井9个工区 共9个工作面组织施工 施工进度安排总工期46个月 按建设工期5年控制 设置6个斜井 工程贯通并完成左线和右线隧道整体道床铺设共需51 8个月 设计工期按4 5年考虑 20 施工排水1 隧道纵断面为长距离的单面坡 坡度较大 顺坡施工时 利用两边设置的侧沟排水 能满足施工排水要求 2 反坡施工段利用移动泵站抽排地下水 利用固定泵站将隧道内出水抽排至洞外 21 三 运营通风香山隧道长度超过20km 需要设置运营通风 隧道内通风以换气为主 还考虑发生火灾时的防灾通风 隧道通风考虑平灾结合 在隧道进 出口各设置3组 每组6台 1250mm可逆式射流风机 45KW 台 本隧道通风采用射流风机全纵向通风方式 可以充分利用隧道单面坡 坡度大的特点 通风系统节省功效 隧道运营通风在天窗时间进行 隧道内发生火灾时 开启射流风机对洞内风向 风速进行控制 提供排烟和人员逃生的需风量 22 四 隧道防灾救援设计 1 贯彻 以防为主 防消结合 方便自救 安全疏散 的方针和 以人为本 应急有备 方便自救 安全疏散 的原则 防止和减少火灾危害 2 隧道内3 无轨斜井在主洞施工完成后设置为紧急出口 供旅客逃生 疏散用 在斜井洞口处设置2组 每组2台 1250mm可逆式射流风机 3 紧急救援站 1 列车在隧道内发生火灾事故后 首先应将事故列车拉到洞外进行疏散 如果事故列车不能驶出洞外 应停靠在洞内 紧急救援站 进行疏散 紧急救援站 应保证火灾事故列车在该位置停靠后 6min内将车上旅客通过横通道全部疏散到安全空间 2 香山隧道内CK715 440 CK716 000段设置紧急救援站 长560m 紧急救援站位于左右线之间 共设置10个连接横通道 作为紧急避难场所 3 横通道内设置防火门 在每个横通道中部设置一台 1250mm可逆式射流风机 供横通道紧急避难所通风 23 青天寺隧道设计大红沟至刘川段线路地势陡峻 高差大 沿线分布较多小煤矿 含瓦斯有害气体 影响本段线路方案的因素有青天寺隧道 跨黄河桥位以及白银市对站位的要求 因此本段线路方案研究了青天寺长隧道和青天寺短隧道两个方案 24 两方案优缺点分析表 25 26 推荐意见短隧道方案虽然工程投资省 但线型曲折 隧道范围穿过主要含煤地层 并且没有条件在平川区境内设站 推荐青天寺长隧道方案 27 青天寺隧道设计概况青天寺特长隧道位于甘肃省白银市内 全长23km 为两座单线隧道 隧道位于祁连山低中山区 冲沟发育 相对高差约550m 隧道最大埋深约560m 青天寺隧道进口受设计高程控制 线路足坡下行 线路左侧山谷高程较低 设站条件差 且线路在山沟底下长度较长 由于双洞单线隧道方案的施工安全风险相对小 防灾救援有利和维修养护对铁路运营干扰小等有利因素 青天寺隧道长度超过20km 采用双洞单线隧道方案 28 隧道平 纵断面设计隧道采用双洞单线方案 进口端最小线间距32m CK762 410至隧道出口线间距均为45m 在两隧道间间隔500m设置横通道 在隧道中部设置一处长560m紧急救援站 隧道纵断面为进口高 出口低的单面下坡 29 2020 3 25 30 辅助坑道方案选择本隧道具有设置斜井和竖井的条件 考虑到斜井施工方便 速度快 施工灵活 设计推荐采用斜井坑道方案 综合考虑 本隧道设置7座斜井 31 主要风险源及设计对策 主要不良地质表现为隧道穿黄土 膨胀岩 煤层 富水断层等 1 对富水断层地段 作好注浆加固 防排水系统及相应衬砌的设计 进行动态设计 2 有瓦斯溢出地段采用全封闭复合衬砌 二次衬砌具有高抗渗性 衬砌外设置独立的排水系统 并加强施工期间的通风 3 对膨胀岩地段 开挖后及时支护 封闭暴露的岩体 支护尽早封闭成环 并严格控制施工用水 防止岩面被水浸泡 32 施工组织设计方案 青天寺隧道长23 1km 地层以砂岩 千枚岩为主 局部为页岩 煤层 地层变化幅度较大 强度差距较大 不推荐采用TBM法施工 断面型式采用马蹄形断面 钻爆法施工 按建设工期4年控制 设置7个斜井 工程贯通并完成 线整体道床铺设共需42 5个月 按建设工期4 5年控制 设置7个斜井 工程贯通并完成 线整体道床铺设共需46 6个月 如果按建设工期5年控制 设置6个斜井 工程贯通并完成 线整体道床铺设共需51 5个月 33 运营通风隧道长度超过20km 需要设置运营通风 隧道内通风以换气为主 还考虑发生火灾时的防灾通风 隧道运营通风的设置与防灾通风综合考虑 隧道采用射流风机全纵向通风方式 在隧道进 出口各设置3组 每组6台 1250mm可逆式射流风机 34